唐海洋，馮濤，同琳靜，石麗娜，牛欣祎，沈益新

(南京農業(yè)大學草業(yè)學院，江蘇 南京 210095)

聚谷氨酸硫基復合肥在甜高粱和多花黑麥草上的肥效

唐海洋，馮濤，同琳靜，石麗娜，牛欣祎，沈益新

(南京農業(yè)大學草業(yè)學院，江蘇 南京 210095)

為了評價聚谷氨酸硫基復合肥(S-based γ-PGA fertilizer)在甜高粱(Sorghumbicolor)和多花黑麥草(Loliummultiflorum)上的肥效，以尿素和硫基復合肥(S-based fertilizer)為對照，采用盆栽試驗，研究了不同施氮水平(75、150、225 kg·hm-2)下聚谷氨酸硫基復合肥對甜高粱和多花黑麥草生產性能及氮素利用效率的影響。結果表明，聚谷氨酸硫基復合肥處理的甜高粱產量、粗蛋白含量及氮素利用效率在150和225 kg·hm-2兩個施氮水平下均優(yōu)于對照(P<0.05)；多花黑麥草生產性能與對照相比差異不顯著(P>0.05)，但氮素利用效率在75和150 kg·hm-2兩個施氮水平下均優(yōu)于對照(P<0.05)。分析結果說明，聚谷氨酸硫基復合肥肥效優(yōu)于尿素和硫基復合肥，且甜高粱和多花黑麥草能夠獲得較高的產量、品質，且氮素利用效率高。

甜高粱；多花黑麥草；聚谷氨酸硫基復合肥；生產性能；氮素利用率

隨著農區(qū)草食畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，充分利用邊際土地進行優(yōu)質飼草生產是解決農區(qū)畜禽粗飼料短缺的重要舉措[1-3]。甜高粱(Sorghumbicolor)和多花黑麥草(Loliummultiflorum)在我國長江中下游農區(qū)表現出產量高、適應性強、適口性好、飼草品質佳等優(yōu)點，是該地區(qū)優(yōu)質青綠飼料的重要來源。甜高粱和多花黑麥草對肥料，尤其是氮肥的需求較高。研究表明，追施氮量200～400 kg·hm-2時，甜高粱和多花黑麥草均能夠獲得較高的干物質產量和飼草品質[4-5]。但該地區(qū)生產過程中大量使用氮肥，不僅降低了氮肥利用效率，增加生產投入，同時也引發(fā)了水體富營養(yǎng)化等一系列的環(huán)境問題[6-7]。因此，開發(fā)新型肥料、提高肥料利用效率、減少養(yǎng)分流失對促進長江中下游地區(qū)飼草生產和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。聚谷氨酸(γ-poly glutamic acid,γ-PGA)是一種通過微生物發(fā)酵的新型高分子水溶性聚合物，具有可降解性和螯合性，在肥料增效方面有著廣闊的應用前景[8]。研究發(fā)現，與普通肥料相比，添加γ-PGA的化學肥料具有提高肥料利用率、增加作物產量、改善作物農藝性狀和經濟性狀的作用[8-9]。為驗證聚谷氨酸硫基復合肥用于牧草生產的肥效，本研究以甜高粱和多花黑麥草為材料，通過盆栽試驗，對比研究不同施氮水平下聚谷氨酸硫基復合肥與尿素、硫基復合肥對兩種牧草產量、品質及氮素利用率的影響。

1 材料和方法

1.1試驗地點

盆栽試驗在南京農業(yè)大學進行。南京地區(qū)年均溫15.4 ℃，年平均降水量1 106 mm，全年日照時數1 816～2 503 h，全年無霜期200～300 d。試驗所用土壤為沙和土混合物，沙土質量比為1∶2。試驗土壤有機質質量分數為22.6 g·kg-1，全氮0.76 g·kg-1，速效磷6.88 mg·kg-1，速效鉀68.60 mg·kg-1。

1.2試驗材料

甜高粱供試品種為“大卡”，多花黑麥草供試品種為普通四倍體品種，種子由河南世紀天緣生態(tài)科技有限公司提供。氮肥為尿素 (總氮≥46.4%)，兗礦魯南化肥廠生產；聚谷氨酸硫基復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)和硫基復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)由南京工業(yè)大學提供。

1.3試驗設計與處理

本研究采用裂區(qū)設計，主區(qū)設75、150、225 kg·hm-23個肥料用量，裂區(qū)為尿素、硫基復合肥、聚谷氨酸硫基復合肥3種肥料,共9個處理，不施肥處理設為對照組，4次重復。

2015年4月28日，將甜高粱種子播種于塑料盆(口徑32 cm)中，幼苗高度5～10 cm時間苗，每盆保留4株株距均勻、長勢一致的幼苗。2015年5月28日，各處理追施試驗肥料(各施氮水平尿素施入量分別為1.08、2.16和3.24 g；硫基復合肥和聚谷氨酸硫基復合肥施入量分別為3.33、6.67和1.00 g)。施肥處理30 d后采樣測定相關性狀。

多花黑麥草于2016年3月15日均勻播種于塑料盆(口徑32 cm)中，待幼苗長至10 cm左右時定苗，每盆保留8株株距均勻，長勢一致的幼苗。2016年4月15日，各處理追施肥料。施肥方法同甜高粱。施肥處理30 d后采樣測定相關性狀。

1.4測定項目及方法

1.4.1甜高粱測定內容及方法 每盆取3株長勢均勻的植株，測量絕對株高。收割地上部分，莖葉分離，用圖像處理技術測量單株葉面積。將樣品帶回實驗室置于105 ℃鼓風干燥箱下殺青30 min，再于65 ℃下烘干至恒重并稱重，計算單株干物質產量。植株各部分粉碎均勻混合后過孔徑為0.18 mm的篩，進行營養(yǎng)品質分析。

粗蛋白(CP)含量采用凱氏定氮法[10]用FOSS Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀測定，中性洗滌纖維(NDF)含量和酸性洗滌纖維(ADF)含量按范氏纖維分析法[11]用ANKOM 220纖維分析儀測定。

1.4.2多花黑麥草測定內容及方法 每盆取5株長勢均勻的植株，測量株高，并計數分蘗個數，以平均值作為單株分蘗數。刈割地上部分，將樣品帶回實驗室置于105 ℃鼓風干燥箱下殺青30 min，再于65 ℃下烘干至恒重并稱重，計算單株干物質產量。植株各部分粉碎均勻混合后過孔徑為0.18 mm的篩，進行營養(yǎng)品質分析。營養(yǎng)品質分析內容及方法同甜高粱。

1.5數據處理及分析

氮素利用效率有關參數按以下公式計算：

氮素積累量=干物質含氮量×單株干物質量；

氮肥偏生產力=施氮處理地上部干物質產量/施氮量；

氮素吸收利用率=(施氮處理單株氮素積累量-無氮處理單株氮素積累量)/施氮量×100%。

采用SPSS 20.0軟件對所測數據統(tǒng)計分析，用平均值±標準誤表示測定結果，分別對同一施氮水平不同肥料處理、同種肥料不同施氮水平處理進行單因素方差分析，并用Duncan法對各測定數據進行多重比較。

2 結果與分析

2.1相同施氮水平下不同肥料處理對甜高粱和多花黑麥草生產性能的影響

2.1.1甜高粱生產性能 在3個施氮水平下，聚谷氨酸硫基復合肥處理的甜高粱葉面積和株高與硫基復合肥和尿素處理均無顯著差異(P>0.05)，但有高于后二者的趨勢。聚谷氨酸硫基復合肥處理的干物質量在150和225 kg·hm-2施氮水平下均顯著高于尿素(P<0.05)，與硫基復合肥相比差異不顯著(P>0.05)(表1)。

營養(yǎng)品質上，除聚谷氨酸硫基復合肥處理ADF含量在225 kg·hm-2施氮水平下顯著低于尿素外(P<0.05)，其余各施氮水平下聚谷氨酸硫基復合肥處理的甜高粱ADF和NDF含量均與硫基復合肥和尿素無顯著差異(P>0.05)。聚谷氨酸硫基復合肥處理的植株粗蛋白含量在150和225 kg·hm-2兩個施氮水平下均明顯高于硫基復合肥和尿素，在75 kg·hm-2施氮水平下顯著高于尿素(P<0.05)，但與硫基復合肥相比無顯著差異(P>0.05)(表1)。

2.1.2多花黑麥草生產性能 除聚谷氨酸硫基復合肥處理的多花黑麥草株高在150 kg·hm-2施氮水平下顯著高于尿素和硫基復合肥外(P<0.05)，其余各施氮水平下聚谷氨酸硫基復合肥處理植株的分蘗數、株高和干物質產量分別與硫基復合肥和尿素相比無顯著差異(P>0.05)，但有高于后二者的趨勢(表2)。

聚谷氨酸硫基復合肥處理的多花黑麥草NDF含量在150和225 kg·hm-2兩個施氮水平下均顯著高于硫基復合肥和尿素(P<0.05)，但ADF含量和粗蛋白含量在各施氮水平下均與尿素和硫基復合肥無顯著差異(P>0.05)(表2)。

2.2聚谷氨酸硫基復合肥不同施氮水平的生產性能和營養(yǎng)品質

隨著聚谷氨酸硫基復合肥施氮水平的增加，甜高粱和多花黑麥草的葉面積、分蘗數、株高、干物質量及粗蛋白含量均顯著升高(P<0.05)，NDF和ADF含量顯著下降(P<0.05)(表3)。其中，甜高粱的葉面積、株高、DM、NDF含量在150和225 kg·hm-2兩個施氮水平之間差異不顯著(P>0.05)。

表1 不同肥料處理對甜高粱生產性能的影響Table 1 Effect of different fertilizer treatments on the production performance in sweet sorghum

注：不同小寫字母表示同列同一施氮水平不同氮肥間差異顯著(P<0.05)。表2、表4同。

Note: Different lowercase letters within the same column for the same nitrogen application level indicate significant difference between different fertilizer kinds at the 0.05 level; similarly for Table 2 and Table 4.

隨著聚谷氨酸硫基復合肥施氮量的增加，多花黑麥草的分蘗數、株高、干物質量及粗蛋白含量均顯著升高(P<0.05)，NDF和ADF含量均顯著下降(P<0.05)。其中，多花黑麥草的株高、DM、NDF、ADF及粗蛋白含量在150和225 kg·hm-2兩個施氮水平之間差異不顯著(P>0.05)(表3)。

表2 不同肥料處理對多花黑麥草生產性能的影響Table 2 Effect of different fertilizer treatments on the production performance in Italian ryegrass

表3 不同施氮水平對甜高粱和多花黑麥草生產性能的影響Table 3 Effect of different N fertilizer levels on the production performance in sweet sorghum and Italian ryegrass

注：同行不同小寫字母表示施氮水平間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters within the same row indicate significant difference between different nitrogen application levels at the 0.05 level.

2.3不同肥料處理的氮素利用效率

聚谷氨酸硫基復合肥處理的甜高粱氮素積累量、氮肥吸收利用效率在3個施氮水平下均顯著高于硫基復合肥和尿素(P<0.05)；氮肥偏生產力除75 kg·hm-2施氮水平下顯著高于硫基復合肥和尿素外(P<0.05)，在其它兩個施氮水平下與硫基復合肥和尿素相無顯著差異(P>0.05)(表4)。

聚谷氨酸硫基復合肥處理的多花黑麥草的氮素積累量和氮肥吸收利用效率除在225 kg·hm-2施氮水平下與硫基復合肥和尿素相比無顯著差異外(P>0.05)，其余各施氮水平均顯著高于后二者(P<0.05)；氮肥偏生產力在150 kg·hm-2施氮水平下顯著高于硫基復合肥和尿素(P<0.05)，在其它兩個施氮水平下則無顯著差異(P>0.05)(表4)。

表4 不同肥料處理對甜高粱和多花黑麥草氮素利用率的影響Table 4 Effect of different fertilizer treatments on the nitrogen use efficiency in sweet sorghum and Italian ryegrass

Note: NAA, nitrogen accumulation amount; PEP, partial factor productivity; NRE, nitrogen recovery efficiency.

3 討論及結論

施氮可以明顯促進作物及牧草生長，尤其是葉片和分蘗生長，提高作物和牧草的產量[12-16]。本研究結果顯示，在一定施氮范圍內，甜高粱的葉面積、多花黑麥草的分蘗數及甜高粱和多花黑麥草的株高、干物質產量均隨施氮量的增加而增加。在相同施氮水平下，與尿素和硫基復合肥相比，聚谷氨酸硫基復合肥對促進甜高粱葉面積和多花黑麥草分蘗生長，以及提高甜高粱和多花黑麥草干物質產量的效果更佳。這可能與聚谷氨酸是一種陰離子氨基酸聚合體，有利于作物根系對氮素的吸收有關[17]。

適當施肥能有效改善禾本科牧草的營養(yǎng)品質，主要表現為葉量增加、粗蛋白含量提高、粗纖維含量降低，同時提高了牧草的適口性及消化率[2]。本研究顯示，甜高粱和多花黑麥草的粗蛋白含量隨施氮量的增加而增加，NDF和ADF含量則隨施氮量的增加而降低。在相同施氮水平下，聚谷氨酸硫基復合肥比尿素和硫基復合肥更有效地提高了甜高粱的粗蛋白含量，降低了多花黑麥草NDF含量。這可能是聚谷氨酸促進了植物根系對氮素的吸收，延緩了植株衰老，從而提升了營養(yǎng)品質。

氮素利用效率受施氮量和肥料種類的影響。一般情況下，作物的氮素利用效率隨著施氮量的增加而下降[18-20]。本研究顯示，在相同施氮水平下，與尿素和硫基復合肥相比，聚谷氨酸硫基復合肥對提高甜高粱和多花黑麥草的氮肥吸收利用效率、氮素積累量和氮肥偏生產力效果更好。這是因為聚谷氨酸所攜帶的大量羧基和酰胺基能夠提高根際養(yǎng)分有效性，同時減少銨態(tài)氮及水分的流失[21-23]，促進了作物對氮素的吸收并提高了氮素利用效率。

綜上所述，聚谷氨酸硫基復合肥在促進甜高粱和多花黑麥草的生長、改善牧草營養(yǎng)品質和氮素利用率方面優(yōu)于硫基復合肥和尿素。由此可見，作為一種新型肥料，聚谷氨酸硫基復合肥在禾本科飼草生產上具有較高的應用價值。

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Effectofsulphur-basedγ-polyglutamicacidfertiliseronfieldperformanceofsweetsorghumandItalianryegrass

Tang Hai-yang， Feng Tao， Tong Lin-jing， Shi Li-na， Niu Xin-yi， Shen Yi-xin

(College of Agro-grassland Science，Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095, Jiangsu, China)

To evaluate the effect of sulphur-based γ-poly glutamic acid fertiliser (S-based γ-PGA fertiliser) on sweet sorghum (Sorghumbicolor) and Italian ryegrass (Loliummultiflorum), we studied their growth performance and N uptake efficiency under different N application levels in pot tests with urea and S-based fertiliser as control. The results showed that under treatment by S-based γ-PGA fertilizer, sorghum yield, crude protein content, and N uptake efficiency were better than that in the control group at N application levels of 150 and 225 kg N·ha-1. There was no difference in the growth performance of Italian ryegrass compared to that in the control, whereas the N uptake efficiency was higher than that in the control at 75 and 150 kg N·ha-1. The results suggested that S-based γ-PGA fertiliser has a better effect than that of urea and S-based fertiliser, the yield and quality of sweet sorghum and Italian ryegrass can be improved, and that the N uptake efficiency is high.

sweet sorghum; Italian ryegrass; S-based γ-PGA fertilizer; forage productivity performance; nitrogen use efficiency

Shen Yi-xin E-mail：yxshen@njau.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0627

唐海洋，馮濤，同琳靜，石麗娜，牛欣祎，沈益新.聚谷氨酸硫基復合肥在甜高粱和多花黑麥草上的肥效.草業(yè)科學,2017,34(10)：2117-2123.

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S543+.606.2

A

1001-0629(2017)10-2117-07

2016-12-19

2017-03-24

南京農業(yè)大學草業(yè)學院大學生創(chuàng)新訓練計劃(9860001)

唐海洋(1991-)，男，寧夏銀川人，在讀碩士生，研究方向為飼草栽培與利用。E-mail：octoceantang@163.com

沈益新(1958-)，男，江蘇無錫人，教授，博士，研究方向為飼草栽培與利用。E-mail：yxshen@njau.edu.cn

(責任編輯 武艷培)